混凝土行业发展现状与展望

中国水泥混凝土工业发展现状与展望

唐明述

（南京工业大学，南京新模范马路5号，210009）

摘要

本文叙述了中国水泥混凝土和基础工程的高速发展，为了达到可持续发展的目标，必须

有效利用工业废渣和延长基础工程的使用寿命，为此有必要重新修订不恰当的标准，加强基

础研究，只有这样才能保持持续快速发展。

关键词：水泥，混凝土，基础工程，工业废渣，使用寿命，标准，基础研究

一、 基础工程蓬勃发展

这里的基础工程包括大坝、桥梁、公路、机场、隧道、港口、码头、海上海下建筑以及

工业和民用建筑等所有的建筑业，在过去的100年中，中国的建筑业以惊人的速度发展，特

别是近二十年来更是盛况空前，这在表1中水泥产量的变化中可以得到充分证明。

表1 中国水泥产量的变化（106t）

年1908 1949 1962 1978 1990 2003 2005 产量0.01 0.66 6.00 65.24 210 823 1060 从表1中可以看出，2005年水泥产量为1962年的177倍，1990年的5倍，这在全世界

都是史无前例的。

根据网上数据【1】，2004、2005年全世界水泥产量位居前10名的国家如表2所示。

表2 2004、2005全球水泥产量（108t）前10名的国家

No. 国家 2004 2005

1 中国 9.34 10.00（10.60）

2 印度 1.25 1.30

3 美国 0.99 0.99

4 日本 0.67 0.66

5 韩国 0.54 0.50

6 西班牙 0.4

7 0.48

7 俄罗斯 0.43 0.45

8 泰国 0.36 0.40

9 巴西 0.38 0.39

10 意大利 0.38 0.38

全球 21.30 22.20（22.80）括号内为按我国公布的数据计算。可见我国水泥产量占世界的47％，约为其他9国产

量总和的2倍。同时2005年我国钢产量为3.52×108 t，占有全球总量的30％以上。水泥和钢材主要用于建筑业，由此可见我国基建工程可能为世界总量的30～40％。据称我国大坝和桥梁的建设达世界的50％以上，但我国2005年的GDP为2.23万亿美元，仅占世界的4％，人口也仅为世界的1/5。这些对比数据可以充分说明我国的基建工程规模在整个国民经济中占有极大的比例，仅建筑工人就达到4000万之多。要建设节约型社会，最值得重视的应该是这一领域，因此真正提高基建工程寿命以节约资源、能源应该是我国当前刻不容缓的重要战略目标。

基于我国当前宏观发展的态势，在未来20～30年内基础设施建设仍将持续高涨。首先是城市化的需要，改善农民的生活水平是当前举国上下关注的大问题，重要措施之一就是将部分农民迁移到城市。当前我国城市化程度为42％，到2050年，若将城市化程度提高到70～80％，则将有7亿多农民由农村转移到城市，为此必需修建相应的住宅、办公和商业用房、学校、通讯、交通和医疗、运动等设施，水泥混凝土用量必将大增。

其次是各类基础工程将大幅度增加，这方面的数据不够完整，但从如下一些数据资料也可预见其规模之庞大。

公路：将从2005年的1.92×106 km扩大到2010年的2.30×106 km，并向2.74×106 km 的目标前进。

高速公路：将从2005年的4.1×104 km扩大到2010年的6.50×104 km。

铁路：将从2005年的7.5×104 km扩大到14×104 km。

电力设施：将从2005年的5×108 kw的装机容量扩大到2049年的15×108 kw，其中水电将达到4.3×108 kw。

长江：三千多公里的长江上，拟30 km建一座桥，总计将达到120座桥，仅长江的水利开发，水电装机容量将达10个三峡大坝的装机容量。加上其他大江、大河、交通水利设施规模十分宏大。

二、充分利用工业废渣

要以空前规模建设基础工程，又希望不因水泥产量增加而造成环境污染，唯一途径就是增加水泥中混合材的掺量，这样既能增加水泥基材料的数量又不增加或少增加熟料产量。现我国中长期规划提出2020年实现水泥零增长，我们能否考虑在2015年左右实现水泥熟料零增长，以增加工业废渣的用量来满足工程的巨大需求？2005年我国原煤产量已达21.9亿t,估计粉煤灰量可达2.7亿t，加上煤矸石以及油页岩渣，仅此工业废渣就将达到5~6亿t，加上钢渣5000万t和矿渣1.2亿t，若能充分利用，对节约资源能源实现可持续发展将有重要意义。

对于利用工业废渣，我国已积累了长期经验，应该说比国外时间更长，应用得更为广泛，也进行过系统研究。但现在是情况有所变化，最主要的是现在普遍采用减水剂和超塑化剂，水灰比已控制在0.45～0.40以下，甚至到0.35～0.30，按照Powers[2]的理论，水灰比低于0.40，对纯波特兰水泥而言，若完全水化之后将无毛细管孔，只有凝胶孔。在整个混凝土工程强调用外加剂降低水灰比和大掺量混合材以获得高性能混凝土提高耐久性的今天，最值得研究的是在这种新配合比条件、各组分的最佳配比问题，Powers的理论如何修改。我们迫切需要回答的问题是：

（1）低水灰比、混合材高掺量条件下，各组分的粒径的最佳配比，究竟是水泥熟料细一点好？还是混合材粒径细一点好？随着混合材不同，工程的需求不同，混合材掺量不同，这种最佳配比是否应该滚动变化？

（2）在上述条件下，熟料的化学成分和矿物组成的最佳范围。随着水灰比的变化和混

合材掺量和品种的变化应如何适应？

（3）在上述配合比条件以及不同施工环境下，与外加剂的匹配问题。

（4）整个水泥混凝土化学和性能的研究过去是基于大水灰比而得出来，在低水灰比条件下整个水化过程和性能应有更系统更全面的研究。

三、混凝土的耐久性

这一命题的重要性已不用赘述，国内外均已有大量文章和数据予以详细阐述【3，4，5】。现略举数例可管窥问题之严重。

（1）深圳至汕头280km公路，1996年建成，2000年至2005年因路况不好，造成1443人死亡，7290人受伤【6】。

（2）京珠高速公路，湖南省湘潭至宜章段，共300km，2001年建成，耗资63.8亿，每6 km 有一维修处。湖南省境内的长潭、莲易、长永高速公路，也在通车后3-5年内进行全面或部分大修【7】。

（3）青海省西宁曹家堡机场，1996年建成，因损坏严重，进行盖被，复又损坏【8】。

（4）陕西阳平关至安康的铁路线上，65个大型预应力钢筋混凝土桥梁，因碱集料反应严重损坏【9】。

现在的问题是我国当前的问题如何解决，个人意见是必须详细调查研究和获取具体数据和详实的资料，个例重要，但更重要的是全国的数据，这包括全国各类桥梁、公路、机场、隧道、海港、大坝、铁道、海上海下建筑、工业民用建筑的使用年限？每年维修费用？维修所耗水泥、钢材及其他材料？因路面、机场等交通设施的维修对运输的间接影响？只有有了这些具体数据，再加上一些典型事例，才有可能使政府有关部门和全社会真正认识到提高耐久性、延长基建工程的寿命对节约资源、能源、保护环境的重要意义。扭转当前谈节约型社会忽视基建工程寿命的现象。彻底改变“低成本、低质量、短寿命、年年修补”的建筑模式为“精心设计、精心施工、精选材料、高质量、长寿命、不需要修补或少修补（至少在一定时期之内）”。

国外的经验教训也很值得我们注意。美国最近集中了24名全国著名的土木工程师，并咨询了2000名工程师写成：“2005美国基建工程调查报告”【10】。其中提到，因路况不好，每年用于维修的费用高达540亿美元。美国人因交通堵塞，每年要多花费35亿小时，为改善交通方面的基建工程需940亿美元，而实际使用仅594亿美元，远低于真正的需求。（Poor road conditions cost U.S. mortorists ＄54 billion a year in repair. Americans spend 3.5 billions hours a year stuck in traffic. Total spending of ＄59.4 billion annually is well below the ＄94 billion needed to improve transportation infrastructure conditions nationally.）在美国的590,750 座桥梁中，有27.1%有缺陷或丧失功能。在今后的20年中，每年将花费94亿美元用于维修。从1998年以来，不安全的大坝数已上升到33%，即3,500个。在今后的12年内，为消除非州管危坝，将耗资101亿美元。在美国的12,000哩内河航线上，257个船闸近50%失效，要更换现有的船闸系统将耗资1,250亿美元。这些高昂的维修费用，很值得引起高度重视。目前我国正值建设的高潮，各省的基本建设预算动辄以千亿计，如不重视耐久性，今后的维修费用将不堪重负。此前本人曾撰文论述：“提高基建工程的寿命是最大的节约【11】。最近美国已提出将机场道路寿命提高到60年（Recent advances in design construction and materials are increasing the projected service life of properly installed Portland cement pavement to 40,50, even 60 years and beyond）”【12】，，而且提